RU2135421C1 - Method of removing one or more metals from water - Google Patents
Method of removing one or more metals from water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2135421C1 RU2135421C1 RU95112454A RU95112454A RU2135421C1 RU 2135421 C1 RU2135421 C1 RU 2135421C1 RU 95112454 A RU95112454 A RU 95112454A RU 95112454 A RU95112454 A RU 95112454A RU 2135421 C1 RU2135421 C1 RU 2135421C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphate
- polyphosphate
- microorganism
- metal
- lanthanum
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 48
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 26
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 25
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 11
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 claims abstract description 7
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J ATP(4-) Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J 0.000 claims description 13
- ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N Adenosine triphosphate Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1OC(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)C(O)C1O ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 241000588625 Acinetobacter sp. Species 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 abstract description 45
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 abstract description 45
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 44
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 43
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 29
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N Glycerol 2-phosphate Chemical compound OCC(CO)OP(O)(O)=O DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 6
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 6
- 241000588624 Acinetobacter calcoaceticus Species 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 5
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- DVLFYONBTKHTER-UHFFFAOYSA-N 3-(N-morpholino)propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CCCN1CCOCC1 DVLFYONBTKHTER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical class OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);phosphate Chemical compound [La+3].[O-]P([O-])([O-])=O LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005289 uranyl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 230000002407 ATP formation Effects 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 2
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007993 MOPS buffer Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 description 2
- 238000003968 anodic stripping voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- WYICGPHECJFCBA-UHFFFAOYSA-N dioxouranium(2+) Chemical compound O=[U+2]=O WYICGPHECJFCBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052816 inorganic phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 description 2
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- UFBJCMHMOXMLKC-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O UFBJCMHMOXMLKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052695 Americium Inorganic materials 0.000 description 1
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588923 Citrobacter Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical class [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 1
- 241000588747 Klebsiella pneumoniae Species 0.000 description 1
- 229910052781 Neptunium Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N americium atom Chemical compound [Am] LXQXZNRPTYVCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N arsenic(3+) Chemical compound [As+3] LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000693 bioaccumulation Toxicity 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L cadmium acetate Chemical compound [Cd+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000002921 fermentation waste Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) Chemical compound [La+3] CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N neptunium atom Chemical compound [Np] LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940038773 trisodium citrate Drugs 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229910002007 uranyl nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
- C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5263—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using natural chemical compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S210/00—Liquid purification or separation
- Y10S210/902—Materials removed
- Y10S210/906—Phosphorus containing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S210/00—Liquid purification or separation
- Y10S210/902—Materials removed
- Y10S210/911—Cumulative poison
- Y10S210/912—Heavy metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аккумуляции металла и, в частности оно касается удаления металлов из воды, содержащей такие металлы, например, для одной или нескольких из следующих целей:
(a) очистки воды,
(b) извлечения металлов из воды, которую используют при промывке или в другом процессе, например из воды, которую используют при обработке руд благородных металлов, и
(c) аккумуляции тяжелых металлов из воды, которую используют для обработки почв с целью удаления тяжелых металлов из таких почв.The invention relates to the accumulation of metal and, in particular, it relates to the removal of metals from water containing such metals, for example, for one or more of the following purposes:
(a) water treatment,
(b) recovering metals from water used in washing or in another process, for example, from water used in the processing of precious metal ores, and
(c) the accumulation of heavy metals from water, which is used for soil treatment to remove heavy metals from such soils.
Ранее в работе L.E. Macaskie J. Chem. Technol. Biotechnol. 49, 357 - 379 (1990) "Animmobilised cell bioprocess for the removal of heavy metals from aqueous flows" предлагалось осуществлять удаление тяжелых металлов при использовании Citrobacter ps., в этом способе биомассу культивировали, используя глицерол-2-фосфат, для получения биомассы клеток в физиологическом состоянии, подходящем для удаления металла. Earlier in L.E. Macaskie J. Chem. Technol. Biotechnol. 49, 357 - 379 (1990) "Animmobilized cell bioprocess for the removal of heavy metals from liquid flows" proposed the removal of heavy metals using Citrobacter ps., In this method, biomass was cultured using glycerol-2-phosphate to obtain cell biomass in a physiological state suitable for metal removal.
Полагали, что удаление металлов происходит, благодаря совместному присутствию металла и глицерол-2-фосфата (C2P) в количестве до 5 мМ, являющегося донором фосфата при аккумуляции металла посредством иммобилизованных клеток. G2P ферментативно расщепляется до глицерола (источника потенциальной энергии для клеток) и неорганического фосфата, истечение которого мешает поступлению металла и приводит к осаждению кристаллического фосфата тяжелого металла. Хотя такой способ является эффективным при удалении тяжелых металлов из раствора, он обладает недостатком, который состоит в использовании дорогостоящего глицерол-2-фосфата. It was believed that the removal of metals occurs due to the joint presence of metal and glycerol-2-phosphate (C2P) in an amount of up to 5 mM, which is a phosphate donor during the accumulation of metal through immobilized cells. G2P is enzymatically cleaved to glycerol (a source of potential energy for cells) and inorganic phosphate, the outflow of which interferes with the flow of metal and precipitates crystalline heavy metal phosphate. Although this method is effective in removing heavy metals from solution, it has the disadvantage of using expensive glycerol-2-phosphate.
Целью настоящего изобретения является обеспечение методики, в которой не предполагается использование такой дорогостоящей среды как глицерол-2-фосфат. The aim of the present invention is to provide a methodology in which it is not intended to use such an expensive medium as glycerol-2-phosphate.
По одному из его аспектов, настоящее изобретение предлагает использование одного или нескольких микроорганизмов, аккумулирующих полифосфат, для аккумуляции полифосфата, который затем ферментативно расщепляется в присутствии воды, содержащей один или несколько металлов, для продуцирования фосфат-ионов, которые взаимодействуют с металлом(ами) в воде для осаждения фосфата металла. Такой фосфат металла может быть кристаллическим или может быть смешан с другими осажденными разновидностями, например гидроксидом. In one aspect, the present invention provides the use of one or more polyphosphate-accumulating microorganisms for the accumulation of polyphosphate, which is then enzymatically cleaved in the presence of water containing one or more metals, to produce phosphate ions that interact with the metal (s) in water to precipitate metal phosphate. Such a metal phosphate may be crystalline or may be mixed with other precipitated species, for example hydroxide.
По другому из его аспектов, настоящее изобретение предлагает использование фосфат-ионов, полученных при расщеплении полифосфата, для удаления металла(ов) из раствора путем осаждения в виде фосфата(ов) металла. In another of its aspects, the present invention provides the use of phosphate ions obtained by cleaving polyphosphate to remove metal (s) from solution by precipitation of metal phosphate (s).
Металлами, которые поддаются методикам настоящего изобретения, являются такие, которые имеют фосфаты, обладающие низкой растворимостью в воде, например кадмий, свинец, медь, марганец, кобальт, никель, кальций, иттрий, стронций, уран, лантан, лантаниды, плутоний, америций и нептуний. Metals that lend themselves to the methods of the present invention are those that have phosphates having low solubility in water, for example cadmium, lead, copper, manganese, cobalt, nickel, calcium, yttrium, strontium, uranium, lanthanum, lanthanides, plutonium, americium and neptunium.
В предпочтительном способе микроорганизм, аккумулирующий полифосфат, культивируют в культуральной среде при таких условиях когда микроорганизм может синтезировать и использовать аденозинтрифосфат (АТФ), и затем синтез/использование АТФ модифицируют для того, чтобы микроорганизм использовал полифосфат в качестве альтернативного источника энергии, что приводит к получению вышеупомянутых фосфат-ионов, которые затем взаимодействуют с ионами металла для осаждения фосфата металла. In a preferred method, the polyphosphate-accumulating microorganism is cultured in a culture medium under conditions where the microorganism can synthesize and use adenosine triphosphate (ATP), and then the synthesis / use of ATP is modified so that the microorganism uses polyphosphate as an alternative energy source, which results in the aforementioned phosphate ions, which are then reacted with metal ions to precipitate metal phosphate.
Микроорганизмом предпочтительно является бактерия, аккумулирующая полифосфат, и им может быть, например, бактерия Acinetobacter, аккумулирующая полифосфат. Из работы (смотри Y. Comeau et al., Wat. Res. vol. 20, N 12, pp. 1511 - 1521) известно, что: (a) определенные микроорганизмы способны аккумулировать при аэробных условиях резервы полифосфата и использовать такой полифосфат при анаэробных условиях для получения фосфата, и что: (b) это может быть применено для того, чтобы вызвать биологическое удаления фосфора при обработке активированного ила путем обеспечения анаэробной обработки зоны восходящего потока обычного аэробного процесса. Однако насколько известно, ранее никогда не предлагалось использовать полифосфат, аккумулированный такими микроорганизмами, в качестве источника фосфата для удаления тяжелых металлов из раствора. Таким образом, настоящее изобретение основано на использовании полифосфата в качестве главного источника фосфата при аккумуляции металла через ферментативно опосредованную биоаккумуляцию или биоминерализацию металла. The microorganism is preferably a polyphosphate accumulating bacterium, and it can be, for example, an Acinetobacter polyphosphate accumulating bacterium. It is known from the work (see Y. Comeau et al., Wat. Res. Vol. 20,
Особым примером известных бактерий Acinetobacter, аккумулирующих полифосфат, являются Acinetobacter calcoaceticus АТСС 23055 (NCIMB 10694). Другим примером известного микроорганизма, аккумулирующего полифосфат, является Klebsiella pneumoniae АТСС 12658 (=NCIMB 8806). A particular example of the known polyphosphate accumulating Acinetobacter bacteria is Acinetobacter calcoaceticus ATCC 23055 (NCIMB 10694). Another example of a known polyphosphate storage microorganism is Klebsiella pneumoniae ATCC 12658 (= NCIMB 8806).
В случае Acinetobacter синтез/использование АТФ возможен при аэробных условиях, а изменение направления использования энергии АТФ возможно путем переключения в анаэробные условия. При анаэробных условиях использование АТФ задерживается за счет ингибирования синтеза АТФ, так как обычно он происходит при нормальных (аэробных условиях). Однако, в область настоящего изобретения входит изменение направления использования АТФ путем добавления несвязующего (несочетающего) вещества, которое мешает синтезу АТФ, например 2,4-динитрофенола или DCCD (дициклогексилкарбодиимида). In the case of Acinetobacter, ATP synthesis / use is possible under aerobic conditions, and a change in the direction of ATP energy use is possible by switching to anaerobic conditions. Under anaerobic conditions, the use of ATP is delayed due to inhibition of ATP synthesis, since it usually occurs under normal (aerobic conditions). However, it is within the scope of the present invention to change the direction of use of ATP by adding a non-binding (mismatched) substance that interferes with the synthesis of ATP, for example 2,4-dinitrophenol or DCCD (dicyclohexylcarbodiimide).
Предпочтительными бактериями являются Acinetobacter sp. W6 и Acinetobacter sp. W9, которые выделены из активного ила, что будет описано в дальнейшем, и которые были депонированы по условиям Будапештского соглашения " The National Collection of Indastrial and Marine Bacteria Limited" (NCIMB) 23 st. Machar Drive, Aberdeen AB2 1RV, Scotland, под соответствующими новыми добавочными номерами NCIMB 40594 и NCIMB 40595 5 ноября 1993. Preferred bacteria are Acinetobacter sp. W6 and Acinetobacter sp. W9, which are isolated from activated sludge, which will be described later, and which were deposited under the terms of the Budapest agreement "The National Collection of Indastrial and Marine Bacteria Limited" (NCIMB) 23 st. Machar Drive, Aberdeen AB2 1RV, Scotland, under the corresponding new extension numbers NCIMB 40594 and NCIMB 40595 on November 5, 1993.
Пригодными показателями этих бактерий (которые наблюдали при росте на питательном агаре Lab M и инкубировали при 25oC) были следующие (см. в конце описания).Suitable indicators of these bacteria (which were observed with growth on nutrient agar Lab M and incubated at 25 ° C.) were as follows (see end of description).
Было также обнаружено, что настоящее изобретение не требует того, чтобы микроорганизм, аккумулирующий полифосфат, выделяли из среды, в которой он встречается. В частности, было обнаружено, что активный ил, содержащий микроорганизмы, аккумулирующие полифосфат, может быть использован в настоящем изобретении сам по себе. Подходящим видом активного ила является такой, который используют на установке для удаления ионов фосфора из вытекающих (сточных) вод (например путем так называемого способа "Phostrip" или "Phoredox" перед сливом в окружающую среду. It was also found that the present invention does not require the microorganism accumulating polyphosphate, isolated from the environment in which it occurs. In particular, it has been found that activated sludge containing polyphosphate-accumulating microorganisms can be used in the present invention by itself. A suitable type of activated sludge is that which is used in a plant to remove phosphorus ions from effluent (waste) water (for example, by the so-called “Phostrip” or “Phoredox” method before being discharged into the environment.
Следует принять во внимание, что методики настоящего изобретения основаны на подаче фосфора. Такая подача может быть обеспечена по крайней мере частично, путем осторожного добавления ассимилируемого источника фосфора. Однако понятно, что настоящее изобретение применимо к удалению металла(ов) из воды, которая уже содержит ассимилируемый источник фосфора в виде примеси, но который не находится в той форме, в которой он может непосредственно взаимодействовать с примесью металла(ов), также присутствующей в воде, или в которой примесь металла не находится в той форме, в которой она может взаимодействовать с фосфором. It should be appreciated that the techniques of the present invention are based on the supply of phosphorus. Such a supply can be provided at least in part by carefully adding an assimilable source of phosphorus. However, it is understood that the present invention is applicable to the removal of metal (s) from water that already contains an assimilable source of phosphorus in the form of an impurity, but which is not in the form in which it can directly interact with an impurity of metal (s) also present in water, or in which the metal impurity is not in the form in which it can interact with phosphorus.
Рабочими условиями на аэробной и анаэробной стадиях способа являются обычные условия, которые используют для аэробной и анаэробной обработок, включающих использование микроорганизмов. Однако предпочтительно использовать низкие концентрации нитрата на анаэробной стадии, так как восстановление нитрата в нитрит может заменить кислород и может затем тормозить необходимое превращение полифосфата в фосфат. The working conditions at the aerobic and anaerobic stages of the method are the usual conditions that are used for aerobic and anaerobic treatments, including the use of microorganisms. However, it is preferable to use low concentrations of nitrate at the anaerobic stage, since the reduction of nitrate to nitrite can replace oxygen and can then inhibit the necessary conversion of polyphosphate to phosphate.
Обычно температура находится в диапазоне от 0 до 36oC, наиболее предпочтительно от 15 до 30oC. Средой, используемой при аэробном культивировании микроорганизма, является соответствующая питательная среда, содержащая ассимилируемый углерод, азот, фосфор и другие необходимые для оптимального роста микроэлементы. Такая среда может быть отходами от другого процесса. Нет необходимости использовать дорогостоящие источники углерода и фосфора, например G2P.Typically, the temperature is in the range from 0 to 36 o C, most preferably from 15 to 30 o C. The medium used for aerobic cultivation of the microorganism is a suitable nutrient medium containing assimilable carbon, nitrogen, phosphorus and other trace elements necessary for optimal growth. Such an environment may be waste from another process. It is not necessary to use expensive sources of carbon and phosphorus, such as G2P.
В анаэробных условиях не является необходимым обеспечение таких питательных веществ, которые нужны только для создания соответствующих анаэробных условий путем обеспечения отсутствия растворенного кислорода и окисленного азота (нитрита и нитрата). Under anaerobic conditions, it is not necessary to provide such nutrients that are needed only to create appropriate anaerobic conditions by ensuring the absence of dissolved oxygen and oxidized nitrogen (nitrite and nitrate).
Далее будет описан типичный способ удаления тяжелых металлов из сточных вод в соответствии с настоящим изобретением. Next will be described a typical method of removing heavy metals from wastewater in accordance with the present invention.
Типичных представителей штаммов Acinetobacter sp., аккумулирующих полифосфат, выращивают аэробно и иммобилизуют на твердом носителе (например открытопористом пенополиуретане, стеклянной дроби, песке или материалах типа гравия) в биореакторе с использованием водной питательной среды, которую циркулируют через биореактор. Газообразный кислород вводят через подачу сжатого воздуха и приспособление для разрушения пузырьков. Питательная среда содержит отходы ферментации и отработанный фосфат из сточных вод, обогащенных фосфатом, в качестве источников ассимилируемого углерода, азота и фосфора. Typical representatives of polyphosphate-accumulating Acinetobacter sp. Strains are grown aerobically and immobilized on a solid support (e.g., open-cell polyurethane foam, glass beads, sand or gravel type materials) in a bioreactor using an aqueous nutrient medium that is circulated through the bioreactor. Gaseous oxygen is introduced through the supply of compressed air and a device for the destruction of bubbles. The nutrient medium contains fermentation wastes and spent phosphate from wastewater enriched with phosphate as sources of assimilable carbon, nitrogen and phosphorus.
Аэробную обработку осуществляют при температуре от примерно 20oC, при pH 7,0 в течение 24 - 48 часов, с тем, чтобы аккумулировать полифосфат.Aerobic treatment is carried out at a temperature of from about 20 o C, at a pH of 7.0 for 24 to 48 hours, in order to accumulate polyphosphate.
После этого условия в биореакторе переключают на анаэробные условия, когда питательные вещества или ассимилируемый кислород не подают. After this, the conditions in the bioreactor are switched to anaerobic conditions, when nutrients or assimilated oxygen are not supplied.
Сточные воды, содержащие тяжелые металлы, которые необходимо удалить, пропускают через биореактор с тем, чтобы осуществить контактирование с иммобилизованными бактериями, содержащими аккумулированный полифосфат. Wastewater containing heavy metals that must be removed is passed through a bioreactor in order to contact with immobilized bacteria containing accumulated polyphosphate.
При анаэробных условиях, бактерии лишают подачи АТР и, таким образом, начинают использовать в качестве источника энергии аккумулированный полифосфат. Результатом этого является то, что полифосфат ферментативно расщепляют для получения фосфата, который взаимодействует с тяжелыми металлами для осаждения фосфата тяжелого металла, что приводит к удалению таким образом тяжелых металлов или по крайней мере уменьшению концентрации тяжелых металлов в воде. Under anaerobic conditions, the bacteria deprived of the supply of ATP and, thus, begin to use accumulated polyphosphate as an energy source. The result of this is that the polyphosphate is enzymatically cleaved to produce a phosphate that interacts with heavy metals to precipitate heavy metal phosphate, thereby removing heavy metals or at least decreasing the concentration of heavy metals in water.
Затем биореактор можно переключить обратно, для того, чтобы он работал в аэробных условиях, с тем, чтобы способ можно было осуществлять циклически с периодическим выключением для замены микроорганизма, когда он становится нежизнеспособным. Then, the bioreactor can be switched back, so that it works under aerobic conditions, so that the method can be carried out cyclically with periodic shutdown to replace the microorganism when it becomes unviable.
Во время каждой анаэробной стадии микроорганизм может также продуцировать аккумулированных карбополимер, полигидроксибутират (PHB) при соответствующей подаче углерода, который может быть использован в качестве источника запасного углерода для роста и для генерирования АТР до топлива при дальнейшем аккумулировании полифосфата во время последующего аэробного цикла. During each anaerobic stage, the microorganism can also produce accumulated carbopolymer, polyhydroxybutyrate (PHB) with an appropriate supply of carbon, which can be used as a source of reserve carbon for growth and to generate ATP to fuel during further accumulation of polyphosphate during the subsequent aerobic cycle.
Настоящее изобретение будет описано более подробно в следующих экспериментах. The present invention will be described in more detail in the following experiments.
Описание чертежей. Description of the drawings.
Фиг. 1a представляет график, на котором концентрации фосфат-иона и иона лантана в растворе представлены в виде функции времени во время неорганического осаждения фосфата лантана в растворе, не содержащем клетки. FIG. 1a is a graph in which concentrations of lanthanum phosphate ion and lanthanum ion are presented as a function of time during the inorganic deposition of lanthanum phosphate in a cell-free solution.
Фиг. 1b представляет график, на котором концентрации фосфат-иона и иона уранила в растворе представлены в виде функции времени во время культивирования в растворе, не содержащем клетки. FIG. 1b is a graph in which the concentrations of the phosphate ion and the uranyl ion in the solution are presented as a function of time during cultivation in a solution containing no cells.
Фиг. 2a и 2b являются диаграммами, показывающими результаты, представленные соответственно в таблицах 1 и 2. FIG. 2a and 2b are diagrams showing the results shown in tables 1 and 2, respectively.
Фиг. 3a представляет график, показывающий выделение фосфата с помощью Acinetobacter calcoaceticus NCIMB 10694, на котором концентрация фосфата выражена в виде функции времени. FIG. 3a is a graph showing the release of phosphate using
Фиг. 3b представляет график, показывающий удаление лантана с помощью Acinetobacter calcoaceticus NCIMB 10694, на котором концентрация лантана выражена в виде функции времени. FIG. 3b is a graph showing the removal of lanthanum using
Фиг. 4 представляет график, показывающий выделение фосфата с помощью штамма W9 при анаэробных условиях в присутствии и отсутствии La3+ и удаление лантана, на котором концентрации фосфата и лантана выражены в виде функции времени.FIG. 4 is a graph showing the release of phosphate using strain W9 under anaerobic conditions in the presence and absence of La 3+ and the removal of lanthanum, in which the phosphate and lanthanum concentrations are expressed as a function of time.
Фиг. 5 представляет график, показывающий удаление лантана и выделение фосфата с помощью клеточных суспензий штамма W6, инкубированных при анаэробных условиях, на котором концентрации фосфата и лантана представлены в виде функции времени. FIG. 5 is a graph showing lanthanum removal and phosphate release using cell suspensions of strain W6, incubated under anaerobic conditions, in which the phosphate and lanthanum concentrations are presented as a function of time.
Фиг. 6-9 являются диаграммами, показывающими результаты, представленные ниже соответственно в таблицах 3-5. FIG. 6-9 are diagrams showing the results presented below in tables 3-5, respectively.
Фиг. 10 и 11 показывают концентрации фосфата и металла соответственно в первом и втором реакторах во время одного аэробного и одного анаэробного периода в течение двух последовательных дней в опыте 8, приведенном ниже, и
Фиг. 12 представляет рентгеновский дифракционный спектр пробы, полученной из второго реактора, используемого в опыте 8, по сравнению с таковым для чистого H2 (UO2)2(PO4)2•8H2O.FIG. 10 and 11 show the concentrations of phosphate and metal, respectively, in the first and second reactors during one aerobic and one anaerobic period for two consecutive days in
FIG. 12 represents an X-ray diffraction spectrum of a sample obtained from the second reactor used in
В экспериментах, представленных ниже, использовали следующие питательные среды:
Среда 1 - питательная среда, г/л
Трис - 6,0
Ацетат натрия - 5,0
(NH4)2SO4 - 1,5
MgSO4•7H2O - 0,16
CaCl2•2H2O - 0,08
KCl - 0,6
Раствор микроэлементовa, мл - 1,0
Раствор солей двухвалентного железа и EDTAb, мл - 0,25
С помощью HCl установили pH 7,1 и среду стерилизовали с помощью автоклавной обработки. Нижеприведенное стерилизовали отдельно и добавили после охлаждения:
10%-ный Дрожжевой экстракт, мл - 1
K2HPO4•3H2O, г - 0,16
a Раствор микроэлементов содержал, мг/л
ZnSO4 • 7H2O - 10
MnCl2 • 4H2O - 3
H3BO3 - 30
CoCl2 • 6H2O - 20
CuCl2 • 2H2O, мкг - 1
NiCl2 • 6H2O - 2
Na2MoO4 • 2H2O - 3
b Раствор солей двухвалентного железа и EDTA содержал (гептагидрат) сернокислого железа (II) и динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (коммерчески полученная смесь) 1,0 г/л]
Среда 2 - питательная среда, ограничивающая азот.In the experiments presented below, the following culture media were used:
Wednesday 1 - nutrient medium, g / l
Tris - 6.0
Sodium Acetate - 5.0
(NH 4 ) 2 SO 4 - 1.5
MgSO 4 • 7H 2 O - 0.16
CaCl 2 • 2H 2 O - 0.08
KCl - 0.6
The solution of trace elements a , ml - 1.0
A solution of salts of ferrous iron and EDTA b , ml - 0.25
HCl was adjusted to pH 7.1 and the medium was sterilized by autoclaving. The following was sterilized separately and added after cooling:
10% Yeast extract, ml - 1
K 2 HPO 4 • 3H 2 O, g - 0.16
a solution of trace elements contained, mg / l
ZnSO 4 • 7H 2 O - 10
MnCl 2 • 4H 2 O - 3
H 3 BO 3 - 30
CoCl 2 • 6H 2 O - 20
CuCl 2 • 2H 2 O, μg - 1
NiCl 2 • 6H 2 O - 2
Na 2 MoO 4 • 2H 2 O - 3
b The solution of ferrous salts and EDTA contained (heptahydrate) iron (II) sulfate and disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (commercially obtained mixture) 1.0 g / l]
Подобна среде 1, но содержит (на л) 10 г ацетата натрия и 0.23 г K2HPO4 • 3H2O.Similar to
Среда 3 - среда аэробной стадии, содержащая, г/л:
Трис - 6,0
Ацетат натрия - 0,36
(NH4)2SO4 - 0,02
MgCl2 • 6H2O - 0,03
CaCl2 • 2H2O - 0,02
KCl - 0,012
K2HPO4 • 3H2O (подвергнутый обработке в автоклаве отдельно) - 0,136
С помощью HCl установили pH 7,1 и среду стерилизовали обработкой в автоклаве.Wednesday 3 - the environment of the aerobic stage, containing, g / l:
Tris - 6.0
Sodium Acetate - 0.36
(NH 4 ) 2 SO 4 - 0.02
MgCl 2 • 6H 2 O - 0.03
CaCl 2 • 2H 2 O - 0.02
KCl - 0.012
K 2 HPO 4 • 3H 2 O (autoclaved separately) - 0.136
PH 7.1 was adjusted with HCl and the medium was sterilized by autoclaving.
Среда 4 - Среда анаэробной стадии (конечные концентрации). Wednesday 4 - Wednesday anaerobic stage (final concentration).
MOPS (3-(N-морфолино)пропансульфокислота), мМ:
Буферный раствор NaOH pH 7,0 - 40
Буферный раствор лимонный кислоты/тринатрийцитрата, pH 7,0 - 2
Ацетат натрия (стерилизованный путем обработки в автоклаве) - 10
В некоторых опытах MOРS заменили буферным раствором Трис/HCl при том же самом значении pH и концентрации. В опытах с уранил-ионами, ацетат натрия заменили 10 мМ ацетатом аммония.MOPS (3- (N-morpholino) propanesulfonic acid), mm:
Buffer solution NaOH pH 7.0 - 40
Citric Acid / Trisodium Citrate Buffer Solution, pH 7.0 - 2
Sodium acetate (sterilized by autoclaving) - 10
In some experiments, MOPS was replaced with Tris / HCl buffer at the same pH and concentration. In experiments with uranyl ions, sodium acetate was replaced with 10 mM ammonium acetate.
Если не указано иным образом, во всех опытах осуществляли при 30oC.Unless otherwise indicated, in all experiments was carried out at 30 o C.
Выделение микробных штаммов W6 и W9. Isolation of microbial strains W6 and W9.
Смешанный раствор активного ила получили от обработки сточных вод Severn Frent (расположенной в Wimborne, Англия). Приготовили гомогенную суспензию каждой жидкости и последовательные разбавления (в стерильном солевом растворе, 0,85% вес./об) нанесли на питательный агар (Difco Laboratiries, Detroit, USA). Через 2 недели инкубации при комнатной температуре (20oC) отобрали колонии с отчетливо различными морфологиями, удалили из 10-4 - 10-6 разбавлений и покрыли полосами до чистоты тона на питательном агаре. После осуществления опытов с красителем по Граму и оксидазой, выделенные штаммы микроорганизмов (W6 и W9) пробно идентифицировали, используя полосы для идентификации API 20E и 20 NE (Система API, bio-Merieux, SA, Франция) в виде рода Acinetobacter. Штаммы W6 и W9 депонировали по условиям Будапештского соглашения "The National Collection of Industrial and Marine Bacteria Limited (NCIMB) под соответствующими новыми добавочными номерами NCIMB 40594 и NCIMB 40595 5 ноября 1993.A mixed activated sludge solution was obtained from a Severn Frent wastewater treatment (located in Wimborne, England). A homogeneous suspension of each liquid was prepared and serial dilutions (in sterile saline, 0.85% w / v) were applied to nutrient agar (Difco Laboratiries, Detroit, USA). After 2 weeks of incubation at room temperature (20 ° C.), colonies with distinctly different morphologies were selected, removed from 10 -4 to 10 -6 dilutions, and covered with strips until the tone was clean on nutrient agar. After performing Gram and oxidase dye experiments, the isolated microorganism strains (W6 and W9) were tentatively identified using the
Методы. Methods
(a) Опыты со свободными клетками. (a) Free-cell experiments.
50 мл исходную культуру среды 1 инокулировали и инкубировали в течение 1-2 дней. 20 мл ее использовали для инокуляции 2 л среды 2 и культуру инкубировали аэробно при принужденной аэрации сжатого воздуха в течение 24 - 36 часов. Клетки собрали посредством центрифугирования (4500 оборотов в минуту, 4oC, 30 минут). Всплывшее наверх (супернатант) слили, и часть его использовали для повторного суспендирования клеток. Каждую суспензию опять подвергли центрифугированию. Гранулы клеток опять повторно суспендировали в порции всплывшего наверх, суспензии клеток соединили и перед использованием охладили на льду.50 ml of the
Смешанную клеточную суспензию использовали для инокуляции среды 4 при добавлении и без добавления солей металлов, как описано в отдельных экспериментах. Воздух или газообразный азот, (не содержащий кислорода) барботировали через среду в зависимости от того, какие были необходимы условия, аэробные или анаэробные. A mixed cell suspension was used to inoculate medium 4 with and without addition of metal salts, as described in separate experiments. Air or gaseous nitrogen (not containing oxygen) was bubbled through the medium, depending on whether the aerobic or anaerobic conditions were necessary.
Время от времени удаляли 1 мл инкубационной смеси, и клетки быстро осаждали путем центрифугирования (12000 оборотов в минуту, 5 минут). Всплывшее наверх анализировали на содержание фосфата и металла. From time to time, 1 ml of the incubation mixture was removed and the cells were rapidly precipitated by centrifugation (12,000 rpm, 5 minutes). The pop-up was analyzed for phosphate and metal content.
(b) Опыты с иммобилизованными клетками. (b) Experiments with immobilized cells.
Вырастали культуры до 4 л и собрали как описано для опытов со свободными клетками. Гранулы клеток взвесили, повторно суспендировали в 0,85% NaCl и соединили в аликвоты. Клетки иммобилизовали по-разному в агар-агаре или агарозе (конечная концентрация 3% вес./об., конечная концентрация клетки составила приблизительно 5% вес/об.) при образовании, в некоторых опытах, бусинок (со средним диаметром 1 мм) в соответствии с методом Нильсона et al. (Eur.). Appl. Microbiol. Biotechnol 17:319-326), при этом для гидрофобной фазы использовали соевое масло. В других опытах желатинированную клеточную суспензию поместили в форму и отвержденный гель раздробили путем пропускания через стальное сито для получения прессованных частиц с площадью поперечного сечения 1 мм и длиной до 10 мм. Частицы геля или бусинки промыли в солевом растворе для удаления неиммобилизованных клеток и/или прилипшего масла и поместили в предварительно стерилизованный реактор или колонну. Cultures grew to 4 L and were harvested as described for free cell experiments. Cell pellets were weighed, resuspended in 0.85% NaCl, and aliquoted. Cells were immobilized differently in agar-agar or agarose (
Здесь их инкубировали на чередующихся анаэробных и аэробных стадиях (соответственно среда 4 или 3) с металлом или без металла на анаэробной стадии как описано ниже. Here they were incubated at alternating anaerobic and aerobic stages (respectively, medium 4 or 3) with or without metal at the anaerobic stage as described below.
Химические анализы. Chemical analyzes.
Кадмий и свинец обнаруживали с помощью ASV (анодной стриппинговой вольтрамперометрии) с электродом в виде висячей ртутной капли при использовании полярографического и вольтампрометрического анализатора Metrohm 693 VA. Лантан и уранил обнаружили путем калориметрического определения с помощью соединения машьяка (III) в кислом растворе (M.R.Tolley, D.Phil. Thesis Univ. of Oxford. 1993). Фосфат определили калориметрически путем его взаимодействия с подкисленным молибдатом (Pierpont 1957 Biochem. J. 65:67-76). Данные рентгеноструктурного анализа порошка получили на дифрактометре Picker Precision с монохроматором падающего луча (германий 3 плоскости), дифрактометрической контрольной установкой Phillips PN 1710 и программным обеспечением Siemens/Socabin DIFFRAC/AT. Длительность воздействия составила 16 часов CuKα излучение.Cadmium and lead were detected by ASV (anodic stripping voltammetry) with a hanging mercury droplet electrode using a Metrohm 693 VA polarographic and voltammetric analyzer. Lanthanum and uranyl were detected by calorimetric determination using a compound of arsenic (III) in an acidic solution (MRTolley, D.Phil. Thesis Univ. Of Oxford. 1993). Phosphate was determined calorimetrically by its interaction with acidified molybdate (Pierpont 1957 Biochem. J. 65: 67-76). Powder X-ray diffraction analysis data were obtained on a Picker Precision diffractometer with an incident beam monochromator (
Подробное описание реакторов. Detailed description of reactors.
1) Автоматизированные реакторы. 1) Automated reactors.
Использовали два реактора с максимальным объемом 500 мл, содержащие 150 гр стеклянных бус диаметром 4 мм, действующих для частиц в качестве фильтра. Насосы и электрически работающие клапаны обеспечили автоматическую работу системы наполнения и всасывания с чередующимися аэробными и анаэробными периодами, и их работу регулировали посредством таймеров, при этом реакторы подвергали трем 8-ми часовым циклам в день. Two reactors were used with a maximum volume of 500 ml, containing 150 grams of glass beads with a diameter of 4 mm, acting as a filter for particles. Pumps and electrically operating valves ensured the automatic operation of the filling and suction system with alternating aerobic and anaerobic periods, and their operation was regulated by timers, while the reactors were subjected to three 8-hour cycles per day.
Втекающую среду и реакторы перед использованием подвергали автоклавной обработке, пока трубы и клапаны стерилизовали 70%-ным этанолом и промывали дистиллированной водой. Каждый 8-ми часовой цикл выглядел следующим образом:
Время (минуты).The inflowing medium and reactors were autoclaved before use while the pipes and valves were sterilized with 70% ethanol and washed with distilled water. Each 8-hour cycle looked like this:
Time (minutes).
0-150 Инкубация на анаэробной стадии (среда 4, газообразный азот барботировали через среду с низкой скоростью для поддержания верхней части пространства бескислородным). 0-150 Incubation at the anaerobic stage (
150-161 Стадия всасывания - среду 4 устраняли, пропускали азот. 150-161 Stage of absorption -
161-166 Стадия наполнения - заполнение средой 3 (аэробная среда), азот устраняли через среду с высокой скоростью барботировали воздух. 161-166 Stage of filling - filling with medium 3 (aerobic medium), nitrogen was eliminated through the medium at high speed, air was sparged.
166-464 Инкубация на аэробной стадии, пропускали воздух. 166-464 Incubation at the aerobic stage, letting in air.
464-476 Стадия всасывания - среду 3 устраняли, пропускали воздух. 464-476 Stage of absorption -
476-480 Стадия наполнения - заполняли средой 4, воздух устраняли/пропускали азот. 476-480 Stage of filling - filled with
Ежедневно было 3 анаэробных периода в следующее время:
06.30-9.00, 14.30-17.00, 22.30-01.00. Пробы брали на анализ ежедневно в конце первого и второго анаэробных периодов, и, если подходило, в продолжение всей первой аэробной и второй анаэробной стадии (09.00-17.00). Во время третьей анаэробной стадии пробы не отбирали.There were 3 anaerobic periods daily at the following times:
06.30-9.00, 14.30-17.00, 22.30-01.00. Samples were taken for analysis daily at the end of the first and second anaerobic periods, and, if appropriate, throughout the entire first aerobic and second anaerobic stages (09.00-17.00). No samples were taken during the third anaerobic stage.
Приблизительный объем, поставляемый в каждый реактор, состоял из 200 мл среды 4 для анаэробной стадии и 250 мл среды 3 для аэробной стадии (скорость втекающего потока = 50 мл/минуту, скорость вытекающего потока = 20,8 мл/минуту). The approximate volume supplied to each reactor consisted of 200 ml of
Для анализа фосфата и металла в продолжении всей аэробной и анаэробной стадии шприцом посредством пробоотборной трубки отбирали 2-4 мл пробы. Перед анализом металла среде дали возможность отстояться, а для анализа фосфата ее центрифугировали для удаления суспендированных клеток, и всплывшее наверх анализировали. Выделение фосфата во время анаэробной стадии определяли как разницу между пробами в начале и в конце анаэробной стадии. Для вычисления удаления металла, пробам вытекающего потока дали возможность отстояться в течение 5 минут и концентрацию металла сравнили с концентрацией втекающей среды. For the analysis of phosphate and metal throughout the entire aerobic and anaerobic stages, 2-4 ml of a sample were taken with a syringe through a sampling tube. Before the analysis of the metal, the medium was allowed to settle, and for the analysis of phosphate it was centrifuged to remove suspended cells, and the pop-up was analyzed. Phosphate release during the anaerobic stage was determined as the difference between samples at the beginning and at the end of the anaerobic stage. To calculate the removal of metal, the samples of the effluent were allowed to stand for 5 minutes and the metal concentration was compared with the concentration of the inflowing medium.
2) Колонные реакторы. 2) Column reactors.
Насос с переменной скоростью, имеющий обратное действие ручного управления и вручную управляемые клапаны, обеспечивал асептическое изменение среды между аэробной и анаэробной стадиями. Колонные реакторы были подвергнуты двум анаэробным стадиям, каждая из которых продолжалась по 2,5 часа приблизительно в одно и то же время каждый день - 9.30-12.00 и 16.00-18.30). В качестве фильтра в основании каждой колонны использовали стеклянные бусы (диаметром 2 мм). Общий объем на каждой стадии составил 250 мл. Во время изменения между стадиями одну среду сливали, а другую среду заполняли в колонну менее чем за 5 минут. Для анализа металла, отстоявшийся вытекающий поток сравнили со втекающей средой. К пробе остаточного фосфата в колонне в начале анаэробной стадии посредством первого слива 10-15 мл среды через пробоотборную трубу отобрали пробу среды для обеспечения смыва застоявшейся жидкости в пробоотборной трубке, затем взяли еще 5 мл пробы и подвергли центрифугированию и анализу всплывшего вверх, последнее сравнили с фосфатом в отстоявшемся (супернатанте) вытекающего потока. A variable-speed pump with manual reverse control and manually controlled valves provided an aseptic change in the medium between the aerobic and anaerobic stages. Column reactors were subjected to two anaerobic stages, each of which lasted 2.5 hours at approximately the same time every day (9.30-12.00 and 16.00-18.30). Glass beads (2 mm in diameter) were used as a filter at the base of each column. The total volume at each stage was 250 ml. During the change between stages, one medium was drained and the other medium was filled into the column in less than 5 minutes. For metal analysis, the settled effluent was compared with the inflowing medium. To the sample of residual phosphate in the column at the beginning of the anaerobic stage, by means of the first discharge of 10-15 ml of medium through a sampling pipe, a sample of the medium was taken to ensure the washing off of stagnant liquid in the sampling tube, then another 5 ml of sample was taken and subjected to centrifugation and analysis of the pop-up, the latter was compared with phosphate in the settled (supernatant) of the effluent.
Опыт 1. Сравнение-неорганическое осаждение фосфатов металла в растворе, не содержащем клетки.
Нитрат лантана (1 мМ) и нитрат уранила (1 мМ) инкубировали в присутствии 0,5 мМ неорганического фосфата (в виде K2HPO4) в среде 4 при барботаже азота для обеспечения анаэробных условий. Время от времени пробы удаляли, центрифугировали (12000 оборотов в минуту, 5 минут) и всплывшее наверх анализировали на оставшийся фосфат и ионы металла.Lanthanum nitrate (1 mM) and uranyl nitrate (1 mM) were incubated in the presence of 0.5 mM inorganic phosphate (as K 2 HPO 4 ) in
Фиг. 1a показывает быструю потерю лантана из раствора из-за осаждения фосфата лантана. Однако, осадок мелкозернистый и остается в суспензии без центрифугирования. FIG. 1a shows the rapid loss of lanthanum from solution due to precipitation of lanthanum phosphate. However, the precipitate is fine-grained and remains in suspension without centrifugation.
Фиг. 1b показывает, что ион уранила (UO2 2+) с трудом дает осадок, который может быть удален из суспензии путем центрифугирования.FIG. 1b shows that the uranyl ion (UO 2 2+ ) hardly gives a precipitate that can be removed from the suspension by centrifugation.
Опыт 2. Выделение фосфата и удаление металла с помощью активного ила, удаляющего фосфат.
Необработанный активный ил или так называемую "смешанную жидкость" получили из питательной установки, работающей по способу "Phostrip". Общее суспендированное твердое вещество смешанной жидкости составило 6.43 г/л. 350 мл смешанной жидкости использовали для инокуляции каждого из двух автоматизированных реакторов. Ее покрыли (долили) 50 мл среды 4 (без добавленного металла) и начали первоначальную инкубацию анаэробной фазы. Реакторы первоначально работали без металла во втекающей среде 4, затем, как показано ниже в таблицах 1 и 2, добавили ацетат кадмия или свинца (0,2 мМ) или нитрат лантана (0,5 мМ). Untreated activated sludge or the so-called “mixed liquid” was obtained from a Phostrip feed plant. The total suspended solid of the mixed liquid was 6.43 g / L. 350 ml of mixed liquid was used to inoculate each of the two automated reactors. It was covered (topped up) with 50 ml of medium 4 (without added metal) and the initial incubation of the anaerobic phase began. The reactors initially worked without metal in the
Результаты, данные выше в таблицах 1 и 2, представлены в виде диаграммы, приложенных соответственно на фиг. 2a и 2b. The results given in Tables 1 and 2 above are presented in the form of a diagram attached respectively in FIG. 2a and 2b.
Опыт 3. Сравнение накопительной емкости полифосфата в штаммах W6 и W9, выделенных из активного ила, по сравнению с культурой штамма Acinetobacter calcaoceticus NCIMB 10694.
Клетки вырастили и собрали, как описано ранее. Клеточную суспензию, содержащую приблизительно 1,0 г клеток (мокрый вес) загрузили на предварительно сформированные градиенты плотности PercoII и центрифугировали в течение 30 минут со скоростью 9000 оборотов в минуту. Клетки образовали полосу в соответствии с их плотностью (удельной плотностью), которую определяли по отношению к маркировочным бусам (шарикам) известной плотности (чем больше полифосфата, тем выше плотность клетки), во время последующей инкубации при 30oC полифосфат подвергся деструкции и было видно, что полоса клеток продвигается к градиенту, по мере того как клетки становились менее плотными. Уменьшение плотности является мерой полифосфата с короткой цепью, который может быть легко подвержен деструкции при анаэробных условиях.Cells were grown and harvested as previously described. A cell suspension containing approximately 1.0 g of cells (wet weight) was loaded onto pre-formed PercoII density gradients and centrifuged for 30 minutes at a speed of 9000 rpm. The cells formed a band in accordance with their density (specific density), which was determined with respect to the labeling beads (balls) of known density (the more polyphosphate, the higher the cell density), during subsequent incubation at 30 ° C, the polyphosphate underwent degradation and was visible that the band of cells advances toward the gradient as the cells become less dense. Density reduction is a measure of short chain polyphosphate that can easily be degraded under anaerobic conditions.
Опыт 4. Удаление лантана клеточными суспензиями Acinetobacter calcoaceticus NCIMB 10694.
Культуру Acinetobacter calcoaceticus NCIMB 10694 собрали после 24-х часов развития при оптической плотности клетки (OD600) 0.370. Мокрый вес полученной гранулы клетки составил 2.243 г и ее повторно суспендировали в общем объеме 6 мл 1 мл суспензии добавили в трубки, содержащие 10 мл каждого из следующих растворов:
Трубка 1: Среда 4 с 1 мМ нитрата лантана, инкубированная аэробно
Трубка 2 и 3: Среда 4 с 1 мМ нитрата лантана, инкубированная анаэробно.A culture of
Tube 1:
Трубка 4: Среда 4 без металла, инкубированная анаэробно. Tube 4:
Пробы анализировали как описано ранее. Samples were analyzed as described previously.
Фиг. 3a показывает, что фосфат выделяется при анаэробных условиях, а не при аэробных условиях, меньше фосфата выделится, по-видимому, в трубках, содержащих лантан. Фиг. 3b также показывает потерю лантана в трубках 2 и 3, которой сопутствует выделение фосфата. Значительное удаление лантана не наблюдалось в трубке 1 при аэробных условиях, что указывало на то, что существует незначительная пассивная биосорбция металла. FIG. 3a shows that phosphate is released under anaerobic conditions, and not under aerobic conditions, less phosphate is apparently released in tubes containing lanthanum. FIG. 3b also shows the loss of lanthanum in
Опыт 5. Удаление лантана клеточными суспензиями штамма W9.
Культуру штамма W9 собрали после 24-х часов развития при плотности клетки (OD600) 1.000. Мокрый вес полученной гранулы клетки составил 5.329 г и ее повторно суспендировали в общем объеме 6 мл. 1.5 мл суспензии добавили в трубки, содержащие 20 мл каждого из следующих растворов:
Трубки 1 и 2: Среда 4 с 0.7 мМ нитрата лантана, инкубированная анаэробно.The strain W9 culture was harvested after 24 hours of development at a cell density (OD 600 ) of 1,000. The wet weight of the obtained cell granule was 5.329 g and it was resuspended in a total volume of 6 ml. 1.5 ml of the suspension was added to tubes containing 20 ml of each of the following solutions:
Трубки 3 и 4: Среда 4 без металла, инкубированная анаэробно.
Пробы анализировали как описано выше. Samples were analyzed as described above.
Фиг. 4 показывает выделение фосфата и удаление лантана при анаэробных условиях с сопутствующей потерей лантана и явное уменьшение выделения фосфата в присутствии лантана, сопровождаемое внезапной потерей выделенного фосфата через 120 минут. Уменьшение концентрации лантана (0.4-0.5 мМ), наблюдаемое через 210 минут, совмещалось с выделением 0.4-0.5 мМ фосфата в контрольных трубках. FIG. 4 shows phosphate release and lanthanum removal under anaerobic conditions with a concomitant loss of lanthanum and a clear decrease in phosphate release in the presence of lanthanum, followed by a sudden loss of phosphate release after 120 minutes. A decrease in the concentration of lanthanum (0.4–0.5 mM) observed after 210 minutes was combined with the release of 0.4–0.5 mM phosphate in the control tubes.
Опыт 6. Удаление лантана клеточными суспензиями выделенного штамма W6.
Культуру штамма W6 собрали после 24-х часов развития при плотности клетки (OD600) 0.790. Мокрый вес полученной гранулы клетки составил 3.80 г и ее повторно суспендировали в общем объеме 6 мл. 1.5 мл суспензии добавили в трубки, содержащие 20 мл каждого из следующих растворов:
Трубки 1 и 2: Среда 4 с 0.8 мМ нитрата лантана, инкубированная анаэробно.The culture of strain W6 was harvested after 24 hours of development at a cell density (OD 600 ) of 0.790. The wet weight of the obtained cell granule was 3.80 g and it was resuspended in a total volume of 6 ml. 1.5 ml of the suspension was added to tubes containing 20 ml of each of the following solutions:
Трубки 3 и 4: Среда 4 без металла, инкубированная анаэробно.
Пробы анализировали как описано выше. Samples were analyzed as described above.
Фиг. 5 показывает выделение фосфата и удаление лантана при анаэробных условиях при потере лантана и внезапной потере выделенного фосфата, начавшейся через 60 минут. Следует отметить, что полное удаление 0.7-0.8 мМ лантана произошло, когда в контрольных трубках (в отсутствии металла) обнаружили 0.7-0.8 мМ фосфат. FIG. 5 shows phosphate release and lanthanum removal under anaerobic conditions with a loss of lanthanum and a sudden loss of phosphate released, which began after 60 minutes. It should be noted that the complete removal of 0.7-0.8 mM lanthanum occurred when 0.7-0.8 mM phosphate was detected in the control tubes (in the absence of metal).
Опыт 7. Удаление кадмия и свинца в колонных реакторах иммобилизованными клетками штамма W9.
Культуру штамма W9 вырастили и собрали, как описано ранее, и иммобилизовали в агарозовых бусах со средним диаметром 1 мм. Бусы поместили в предварительно стерилизованную первую и вторую колонну с нагрузкой биомассы, приблизительный мокрый вес клеток которой составил 5 г (100 г желатированного материала) на колонну, хотя из-за диффузионных ограничений ожидали, что не все клетки в бусах способствуют наблюдаемой физиологии иммобилизованной культуры, например диффузионные ограничения для кислорода на поверхности обычно составляют 50 мкм. Перед тем как ввести металл, колонны подвергали анаэробному/аэробному циклу в течение 8-и дней в отсутствии металла: в первую колонну ввели в течение 7-и последовательных дней приблизительно 0.2 мМ ацетата свинца, а во вторую колонну приблизительно 0.2 мМ ацетата кадмия на анаэробный период. Пробы анализировали как описано выше. The culture of strain W9 was grown and harvested as described previously and immobilized in agarose beads with an average diameter of 1 mm. The beads were placed in a pre-sterilized first and second column with a biomass load, the approximate wet weight of the cells of which was 5 g (100 g of gelled material) per column, although due to diffusion restrictions it was expected that not all cells in the beads contribute to the observed physiology of the immobilized culture, for example, diffusion restrictions for oxygen at the surface are typically 50 μm. Before introducing the metal, the columns were subjected to an anaerobic / aerobic cycle for 8 days in the absence of metal: approximately 0.2 mM lead acetate was introduced into the first column for 7 consecutive days, and approximately 0.2 mM cadmium acetate per anaerobic into the second column period. Samples were analyzed as described above.
Таблица 3, приведенная ниже, и фиг. 6 показывают выделенный фосфат и определенный свинец во втекающем и вытекающем потоке первой колонны. Таблица 4, приведенная ниже, и фиг. 7 показывают выделенный фосфат и определенный кадмий во втекающем и вытекающем потоке второй колонны. Table 3 below and FIG. 6 show the separated phosphate and certain lead in the inflow and outflow of the first column. Table 4 below and FIG. 7 show the separated phosphate and certain cadmium in the inflow and outflow of the second column.
Опыт 8. Удаление лантана и урана в автоматизированных реакторах иммобилизованными клетками штамма W6.
Культуру штамма W6 вырастили и собрали как описано выше, иммобилизовали в агаре и гель раздробили до получения частиц размером приблизительно 1 мМ х 1 мм х 10 мм. Частицы поместили в предварительно стерилизованные первый и второй колонные реакторы с нагрузкой биомассы, приблизительный мокрый вес клеток который составил 5 г (100 г желатированного материала) на колонну. Перед тем как ввести металл, колонны подвергали анаэробному/аэробному циклу в течение 7 дней в отсутствии металла: первоначально в оба реактора ввели 0.5 мМ нитрат лантана, затем в первый реактор продолжали вводить лантан, в то время как во второй реактор ввели 0.2 мМ нитрат уранила. Пробы анализировали как описано выше. The culture of strain W6 was grown and harvested as described above, immobilized on agar, and the gel was crushed to obtain particles of approximately 1 mM x 1 mm x 10 mm. Particles were placed in pre-sterilized first and second column reactors with a biomass load, the approximate wet cell weight of which was 5 g (100 g of gelled material) per column. Before introducing the metal, the columns were subjected to an anaerobic / aerobic cycle for 7 days in the absence of metal: initially, 0.5 mM lanthanum nitrate was introduced into both reactors, then lanthanum was continued to be introduced into the first reactor, while 0.2 mM uranyl was introduced into the second reactor . Samples were analyzed as described above.
В конце опыта, когда реакторы осушали, заметили, что на стеклянных бусах на основании реакторов образовалась биопленка. Пробы желатированного материала и биопленка на бусах во втором реакторе имели бледно-желтый цвет (фосфат уранила имеет желтый цвет) и было видно, что они флуоресцируют в ультрафиолетовом свете (как это делают чистые кристаллы фосфата уранила). Часть желатированного материала и стеклянные бусы сильно встряхнули в ацетоне для удаления поверхностных бактерий и кристаллического осадка. Пробу обезвожили в ацетоне, выпарили и анализировали с помощью дифракции рентгеновских лучей. At the end of the experiment, when the reactors were drained, they noticed that a biofilm had formed on the glass beads at the base of the reactors. The samples of the gelled material and the biofilm on the beads in the second reactor were pale yellow (uranyl phosphate is yellow) and it was seen that they fluoresce in ultraviolet light (as pure uranyl phosphate crystals do). Part of the gelled material and glass beads were shaken vigorously in acetone to remove surface bacteria and crystalline precipitate. The sample was dehydrated in acetone, evaporated and analyzed by x-ray diffraction.
Таблица 5, приведенная ниже, и фиг. 8 показывают выделенный фосфат и определенный лантан во втекающем и вытекающем потоке первого реактора. Таблица 6 и фиг. 9 показывают выделенный фосфат и определенные лантан и уранил во втекающем и вытекающем потоке второго реактора. Фиг. 10 и 11 показывают, что не существует заметной солюбилизации осажденных металлов на аэробной стадии. Table 5 below and FIG. 8 show the separated phosphate and certain lanthanum in the inflow and outflow of the first reactor. Table 6 and FIG. 9 show the separated phosphate and certain lanthanum and uranyl in the inflow and outflow of the second reactor. FIG. 10 and 11 show that there is no appreciable solubilization of the precipitated metals at the aerobic stage.
Фиг. 12 показывает, что спектр, полученный дифракцией рентгеновских лучей образца пробы из второго реактора совместим с таковым, полученным для H2(UO2)2(PO4)2 • 8H2O (Ross (1955) Am. Mineral 40, 917-919). Значения d для 10-ти самых сильных дифракционных пиков находятся соответственно в пределах 0.03 таких значений для H2(UO2)2(PO4)2 • 8H2O. Это указывает, что проба содержит кристаллический материал H2(UO2)2(PO4)2 • 8H2O.FIG. 12 shows that the spectrum obtained by x-ray diffraction of the sample from the second reactor is compatible with that obtained for H 2 (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 • 8H 2 O (Ross (1955)
Claims (7)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9223932.6 | 1992-11-14 | ||
| GB9223932A GB9223932D0 (en) | 1992-11-14 | 1992-11-14 | Metal accumulation |
| PCT/GB1993/002330 WO1994011315A1 (en) | 1992-11-14 | 1993-11-12 | Metal accumulation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95112454A RU95112454A (en) | 1997-03-20 |
| RU2135421C1 true RU2135421C1 (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=10725117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95112454A RU2135421C1 (en) | 1992-11-14 | 1993-11-12 | Method of removing one or more metals from water |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5520811A (en) |
| EP (1) | EP0673350B1 (en) |
| JP (1) | JPH08503410A (en) |
| AU (1) | AU682671B2 (en) |
| DE (1) | DE69316029T2 (en) |
| DK (1) | DK0673350T3 (en) |
| ES (1) | ES2111777T3 (en) |
| GB (1) | GB9223932D0 (en) |
| RU (1) | RU2135421C1 (en) |
| WO (1) | WO1994011315A1 (en) |
| ZA (1) | ZA938469B (en) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9306403D0 (en) * | 1993-03-26 | 1993-05-19 | Univ Birmingham | Metal removal from aqueous solution |
| US20040072937A1 (en) * | 2001-02-10 | 2004-04-15 | Tomalia Donald A. | Nanocomposites of dendritic polymers |
| US6338800B1 (en) | 2000-02-22 | 2002-01-15 | Natural Chemistry, Inc. | Methods and compositions using lanthanum for removing phosphates from water |
| US20090107925A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-04-30 | Chevron U.S.A. Inc. | Apparatus and process for treating an aqueous solution containing biological contaminants |
| US8349764B2 (en) | 2007-10-31 | 2013-01-08 | Molycorp Minerals, Llc | Composition for treating a fluid |
| US10973656B2 (en) | 2009-09-18 | 2021-04-13 | Spinal Surgical Strategies, Inc. | Bone graft delivery system and method for using same |
| CL2010000814A1 (en) | 2010-07-30 | 2010-12-31 | Univ De Chile 70% Biotecnologias Del Agua Ltda 30% | Biosorbent composed of aggregates of bacillus sp. vchb-10 (nrrl-b-30881) treated with polyethyleneimine and glutaraldehyde, useful for removal of heavy metals in cationic and anionic forms from aqueous solutions, process to prepare it, its use and process to remove metals from aqueous effluents. |
| JP6056049B2 (en) | 2010-12-28 | 2017-01-11 | 合同会社パラ微生物研究所 | Novel culture method for microorganism, method for producing microorganism cell having novel elemental structure, and produced microorganism |
| US9233863B2 (en) | 2011-04-13 | 2016-01-12 | Molycorp Minerals, Llc | Rare earth removal of hydrated and hydroxyl species |
| EP2813585A1 (en) | 2013-06-14 | 2014-12-17 | B.R.A.I.N. Biotechnology Research And Information Network AG | Process of isolating rare earth elements |
| BR112016020631A2 (en) | 2014-03-07 | 2018-05-15 | Secure Natural Resources Llc | cerium (iv) oxide with exceptional arsenic removal properties |
| CN109912044A (en) * | 2019-03-19 | 2019-06-21 | 中国地质大学(北京) | A kind of waste water treatment agent and application method thereof |
| CN110342649A (en) * | 2019-07-23 | 2019-10-18 | 中国地质大学(北京) | A kind of wastewater treatment material and its application method in situ of meeting an urgent need |
| CN112755959B (en) * | 2020-12-21 | 2022-08-19 | 农业农村部环境保护科研监测所 | Modified biochar material and preparation method and application thereof |
| EP4053148A1 (en) | 2021-03-01 | 2022-09-07 | BRAIN Biotech AG | Novel pseudomonas strain for metal recovery |
| CN113621653A (en) * | 2021-08-09 | 2021-11-09 | 江西师范大学 | A kind of method of recovering copper ion in water body |
| CN115845791B (en) * | 2023-02-20 | 2023-05-09 | 农业农村部环境保护科研监测所 | A kind of preparation method and application of Ca/La-based perovskite adsorption material |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4029575A (en) * | 1972-06-09 | 1977-06-14 | Ewing Engineering Company | Phosphorus removal from waste water |
| US4043910A (en) * | 1974-09-10 | 1977-08-23 | Allied Colloids Limited | Removal of phosphorous from waste water |
| US3980557A (en) * | 1974-12-18 | 1976-09-14 | University Patents, Inc. | Phosphorus removal from wastewater |
| US4780208A (en) * | 1986-08-29 | 1988-10-25 | Botho Bohnke | Process for purification of effluent |
| US5252214A (en) * | 1987-02-27 | 1993-10-12 | Gunter Lorenz | Biological dephosphatization and (de)nitrification |
| DE3729127A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Taetzner Wolfgang | Process and apparatus for biologically purifying waste waters of their phosphate impurities |
| US5397473A (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-14 | Cornell Research Foundation, Inc. | Biological treatment method for water |
-
1992
- 1992-11-14 GB GB9223932A patent/GB9223932D0/en active Pending
-
1993
- 1993-11-12 DE DE69316029T patent/DE69316029T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-12 EP EP19930924753 patent/EP0673350B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-12 US US08/436,205 patent/US5520811A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-12 RU RU95112454A patent/RU2135421C1/en active
- 1993-11-12 AU AU54300/94A patent/AU682671B2/en not_active Ceased
- 1993-11-12 ES ES93924753T patent/ES2111777T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-12 JP JP51186194A patent/JPH08503410A/en active Pending
- 1993-11-12 WO PCT/GB1993/002330 patent/WO1994011315A1/en not_active Ceased
- 1993-11-12 ZA ZA938469A patent/ZA938469B/en unknown
- 1993-11-12 DK DK93924753T patent/DK0673350T3/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Y.Comeau et.al. "Biochemical model for enhanced biological phosphorus removal", "Water Research", vd.20, N 12, 1986, p. 1511-1521. 2. L.Macaskie, "An Immobiliged Cell Bioprocess for the Removal of Heavy Metals from Aqueous Flows", "J.of Chemical Technoloqy and Biotechnoloqy", vol.49, N 4, 1990, p. 357 - 379. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0673350A1 (en) | 1995-09-27 |
| AU5430094A (en) | 1994-06-08 |
| ZA938469B (en) | 1994-06-20 |
| DK0673350T3 (en) | 1998-01-19 |
| AU682671B2 (en) | 1997-10-16 |
| US5520811A (en) | 1996-05-28 |
| GB9223932D0 (en) | 1993-01-06 |
| DE69316029D1 (en) | 1998-02-05 |
| EP0673350B1 (en) | 1997-12-29 |
| ES2111777T3 (en) | 1998-03-16 |
| WO1994011315A1 (en) | 1994-05-26 |
| JPH08503410A (en) | 1996-04-16 |
| RU95112454A (en) | 1997-03-20 |
| DE69316029T2 (en) | 1998-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2135421C1 (en) | Method of removing one or more metals from water | |
| Zhang et al. | Nutrient removal through pyrrhotite autotrophic denitrification: Implications for eutrophication control | |
| US4735723A (en) | Anaerobic purification of waste water containing sulfate and organic material | |
| Weijma et al. | Competition for H2 between sulfate reducers, methanogens and homoacetogens in a gas-lift reactor | |
| Hu et al. | Enrichment of highly settleable microalgal consortia in mixed cultures for effluent polishing and low-cost biomass production | |
| US5076927A (en) | Biocatalyzed partial demineralization of acidic metal sulfate solutions | |
| Alphenaar et al. | The effect of liquid upward velocity and hydraulic retention time on granulation in UASB reactors treating wastewater with a high sulphate content | |
| Li et al. | Use of a packed-bed biofilm reactor to achieve rapid formation of anammox biofilms for high-rate nitrogen removal | |
| Zhang et al. | Performance and mechanism of synchronous nitrate and phosphorus removal in constructed pyrite-based mixotrophic denitrification system from secondary effluent | |
| US4440644A (en) | Method for the biological removal of free and complex cyanides and thiocyanates from water | |
| Baetens et al. | Temperature effects in bio-P removal | |
| Yamamoto-Ikemoto et al. | Nitrogen removal from hydroponic culture wastewater by autotrophic denitrification using thiosulfate | |
| US6203700B1 (en) | Process for treating metal-containing acid water | |
| US5569596A (en) | Method for bacterial reduction of chromium (VI) | |
| Choi et al. | Co-culture consortium of Scenedesmus dimorphus and nitrifiers enhances the removal of nitrogen and phosphorus from artificial wastewater | |
| Song et al. | Aerobic granular sludge with filamentous bacteria immobilized by string carriers to treat simulated municipal wastewater in a continuous flow reactor | |
| US5366891A (en) | Biochemical solubilization of toxic salts from residual geothermal brines and waste waters | |
| US4461834A (en) | Strain of Pseudomonas paucimobilis | |
| US6315904B1 (en) | Process for treating sulphate-containing waste water | |
| US5256544A (en) | Microbial solubilization of phosphate | |
| JP5948651B2 (en) | Surplus sludge generation suppression method and organic wastewater treatment method | |
| Feng et al. | Simultaneous denitrification and desulfurization-S0 recovery of wastewater in trickling filters by bioaugmentation intervention based on avoiding collapse critical points | |
| Zhang et al. | Ammonia-nitrogen and orthophosphate removal by immobilized Chlorella sp. isolated from municipal wastewater for potential use in tertiary treatment | |
| Polo et al. | Effect of hydraulic retention time and attachment media on sulfide production by sulfate reducing bacteria | |
| Ganaye et al. | Biodegradation of volatile fatty acids by three species of nitrate-reducing bacteria |